[发明专利]硬膜-软基底双层结构后屈曲失稳形貌的设计方法及应用

说明书

本发明提出了硬膜‑软基底双层结构后屈曲失稳形貌的设计方法及应用。其中，确定硬膜‑软基底双层结构的参数的方法包括：该硬膜‑软基底双层结构用于吸收期望弹性波，且硬膜‑软基底双层结构包括：软基底；硬膜，形成在软基底的上表面；以及多根纤维，平行设置在软基底内，并且多根纤维与软基底的上表面的距离相同，相邻两根纤维的距离相同；该确定参数的方法包括：(1)获取硬膜参数、软基底参数以及期望弹性波的带隙参数；(2)基于上述参数，确定硬膜‑软基底双层结构的参数。该方法确定的硬膜‑软基底双层结构的参数，制备出的硬膜‑软基底双层结构，在受载荷等情况下可产生出特定的表面失稳形貌，对期望吸收的弹性波有很强的调控作用。

技术领域

本发明涉及光子晶体材料领域，具体的，本发明涉及硬膜-软基底双层结构后屈曲失稳形貌的设计方法及应用。更具体的，涉及确定硬膜-软基底双层结构的参数的方法、制备硬膜-软基底双层结构的方法、确定硬膜-软基底双层结构适用范围的方法、吸波器件和电器。

背景技术

声子晶体，是一种存在弹性波带隙、弹性常数和密度周期性分布的材料或结构。带隙频率范围内的弹性波在传播时会产生强烈衰减，而其它频率范围内的弹性波则可以几乎无损耗地传播。其带隙范围受到材料属性、结构形式等诸多因素的影响，具有很强的可设计性。因而，声子晶体在减振降噪等方面具有广泛的应用前景，有望降低减振降噪系统的成本，实现其小型化；并且，声子晶体具有的负折射，声聚焦等多种奇妙特性，有助于开发新式的声学器件，如声波换能器等。

声子晶体中，由硬膜和软基底组成的双层结构是一类常见的结构，硬膜-软基底双层结构在受载荷等情况下可以产生多种多样的表面失稳形貌。其表面失稳结构相对简单、且表面形貌的多样性，使得硬膜-软基底双层结构的性质和表面形貌制备方法的相关研究受到广泛关注。硬膜-软基底双层结构的失稳，会产生周期性的应力分布，其对弹性波的传播有很强的调控作用，是一种相对比较方便的声子晶体的实现形式。

目前，硬膜-软基底双层结构的表面形貌的制备过程仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，硬膜-软基底双层结构的表面形貌的制备一般采用以下方法：直接压缩法、预拉伸释放法和高分子溶胀法。这三种制备方法获得的材料，其表面形貌的周期性差、特征结构的相似度低，并且特征结构的可调控性不高、受加工工艺和材料范围的限制大，而且局部折叠模式、脊凸模式等的特征结构对加工条件的要求比较严格，增加了制备这些特征结构的表面形貌的难度。并且，目前的硬膜-软基底双层结构材料对结构本身的依赖性强，单个周期的结构往往非常复杂，对加工工艺的要求很高，加工难度大，成本高，降低了其实用价值；而且，目前大部分的硬膜-软基底双层结构材料的波控特性，在产品成型时就已经确定，无法在使用期间进行动态调控，以及随使用时间导致的波控效应的可能变化也很难校正。

本发明的发明人经过深入研究发现，预先根据硬膜的参数、软基底的参数和期望吸收的弹性波的参数，可以通过改变纤维分布、尺寸等参数产生各种各样的表面形貌，从而降低各种表面形貌的产生对制备条件的要求，并增加特征结构的周期、波幅等尺寸的可调节性，从而可实现对表面结构出现位置更加精确的控制，而且可以通过纤维布置、外加载荷来改变弹性波的能带结构，从而藉由失稳引起周期性结构对弹性波有一定的调控作用。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种具有设计性、可调控性或者适用范围广的确定硬膜-软基底双层结构的参数的方法。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种确定硬膜-软基底双层结构的参数的方法。